防火防爆技术讲稿7

七、建筑防火防爆1、引言火灾是生产生活中常见的一类事故，其存在的年代久远。在人类出现之前，它表现为自然火灾，如森林火灾、草原火灾以及煤炭自燃等，今天这种火灾依然存在。随着科学技术的进步与发展，人类面临的火灾现象更加复杂化和多样化。材料科学的发展，使得可燃物的种类大大增加；各种能源形式和各类电子产品的使用，使得导致火灾的因素更为复杂、多样和隐蔽；建筑、交通和航天的发展，使火灾环境大为复杂，从天上到地下、从固定到移动等各种环境中，均可能发生火灾。火灾一直伴随着人类的社会经济活动，因此人类一直与火灾搏斗，保护所创造的财富，使其免于火灾损失，而现今人类必须深刻认识这些复杂的火灾现象的基本规律，才能开展有效的火灾防治工作。广义地说，凡是在时间或者空间上失去控制的燃烧都是火灾（GB5907-86消防基本术语）。工业与民用建筑火灾也是火灾防治中的重要方面。根据火灾类型的不同，其特点也有所不同。例如在高层建筑中，由于其楼层多，功能全，人员密集，装饰布置可燃材料品种多样、电气设备以及配电线路密如蛛网、管道竖井纵横交错等特点，因而具有如下特点：Ø 造成其火灾隐患多，危险性大，由烟头或线路事故引发的说在事故屡见不鲜，甚至一个小小的活性即可酝酿成一场巨大的灾难；Ø 由于风力作用，加之可燃物燃烧猛烈，火势发展极为迅速；Ø 由于竖井管道的烟囱效应，烟气运动快，甚至在一分钟之内烟气即可传播到200m的高度。烟气是火势蔓延和人员伤亡的重要原因。Ø 人员疏散、营救以及灭火难度大；Ø 人员伤亡惨重。对于森林火灾而言，其特点如下：Ø 延燃时间长，大多几天、十几天甚至几十天或更长；Ø 火烧面积大，大多为数百数千公顷、甚至数万数十万公顷或更大；Ø 火蔓延速度快。其实方式主要有两种，有飞火或无飞火。无飞火时火蔓延速度一般不超过10m/min，而有飞火时蔓延速度可超过10m/min，甚至达到100m/min或更大；Ø 火强度大，有明显的对流柱。火线强度一般超过700kw/m，当达到2.5MW/m以上时，可能出现飞火和火旋风等现象，更容易跳跃或飞越各种障碍。Ø 受可燃物种类、环境、地形和气象等条件的影响大。在长期干旱的末期，森林含水量约在15%以下，有大风时发生的森林大火是一种十分复杂而又异常可怕的灾害现象。Ø 对林木的危害十分严重，可使70%甚至100%的林木被烧死，同时对生态环境也构成不同程度的破坏。此外，因油类具有易燃、易爆、易挥发、易流动扩散、挥发份受热膨胀、易产生静电等特点，且其生产设施价值高，所以油类火灾具有易发生、挥发份蔓延快、扑救困难、经济损失大等特点。在现代石油、化工和能源工业的生产过程中，存在大量的易燃易爆介质和剧毒、高化学活性物质，在常态条件下多呈现为气态，如液态烃和氯、氨、一甲氨等毒性物品。为便于储存和运输，往往采用高温高压、常温加压等工艺使其液化。不过这样的工艺也引发一些负面效应，即储存用的压力容器发生破裂，其中的液化气体将以连续喷射源或瞬时喷发源的方式，迅速散布于周围空间，形成低温高浓度雾状蒸汽云，一旦点火，将会对人员和财产的安全造成严重的危害。从上面的分析可以看出，工业火灾通常是流体泄漏后引起的。这种泄漏的发生时由于存储容器、输送管道或其他链接头失效的缘故。泄漏后形成的火灾种类很多。如气体和液体泄漏后在出口点燃，其行为就像燃烧器上的火焰。加入气体或液体泄漏后一段时间在点燃，则可能形成气云火灾、闪燃火灾或气云爆炸。等等。对此，我们前面已对上述工业火灾进行了简要的介绍。总之，火灾作为一种燃烧现象，其规律具有确定性的一面，可以通过模拟研究逐步加以认识，从而弄清火灾基本现象及其出现的条件、主要控制参数以及火灾个分分过程之间的相互作用等等。而火灾作为一种灾害现象，其规律又同时具有随机性的一面，因为灾害必然覆盖一定的范围和持续一定的时间，在这个时空范围内，众多的影响因素不可避免地带有随机性，火灾的发生发展如此，火灾的损失也如此，根据GB/T 49682008火灾分类的规定，可把火灾分为：A 类火灾：固体物质火灾。这种物质通常具有有机物性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。B 类火灾：液体或可熔化的固体物质火灾。C 类火灾：气体火灾。D 类火灾：金属火灾。E 类火灾：带电火灾。物体带电燃烧的火灾。F 类火灾：烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾。上述对火灾的分类方法对防火和灭火，特别是对灭火剂的选用具有指导意义。按照一次火灾事故造成的人员伤亡、受灾户数和财产直接经济损失金额也可以对火灾事故进行分类。根据生产安全事故报告和调查处理条例火灾等级标准如下： 特别重大火灾是指造成30人以上死亡，或者100人以上重伤，或者1亿元以上直接财产损失的火灾；重大火灾是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以下直接财产损失的火灾；较大火灾是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以下直接财产损失的火灾；一般火灾是指造成3人以下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万元以下直接财产损失的火灾。 注：“以上”包括本数，“以下”不包括本数。还可以根据火灾发生的原因进行分类，包括放火、违反电气安装安全规定、违反电气安全使用规定、违反安全操作规程、吸烟、生活用火不慎、自燃等。2、几种常见建筑材料的耐火性能（1）木材 木材是十分普遍的建筑材料。前面已经进行了讲述，这里从略。主要是着火前的热分解和分解过程中的放热，比较明显的热分解温度是从260开始，275时最为显著，350时接近结束，并发生自燃。木材起火的危险温度，即热分解激烈时的起始温度，一般定为260，如果燃点低于自燃点，用燃点作为起火的危险温度。（2）钢材 建筑上主要用的金属材料之一。因此研究高温下钢材的力学性能十分重要。常温下，钢材受拉作用，开始时应力应变成比例增长，超过弹性极限后，变形比应力增加快的多，到达屈服点后，应力不再增加而变形急剧增加（达12），尔后钢材进入硬化阶段，一直到极限强度后发生断裂。如果温度升高，一般钢材的强度会降低。在200内认为钢材强度基本不变，在250左右，极限强度有局部升高，但当温度超过300后，屈服点和极限强度均明显下降，达到600时其强度几乎为零。钢材过热的特征是：钢材有灰蓝色或黑色薄膜，有微小裂纹，有时有龟裂现象；钢材没有过热的特征是：有烧过的颜色痕迹，在钢材表面有时有深红色的渣滓存在。（3）混凝土Ø 普通混凝土普通混凝土是由水泥、水和砂石按照一定比例配合经硬化制成的人工石材。混凝土中水泥和水发生物理化学变化起胶结作用，砂石起骨架支撑作用，砂石约占总质量的80。一般在300以下时，混凝土强度变化不明显，在400500时开始出现裂缝，强度略有降低；在600700时，强度迅速下降；在800900时，强度几乎全部下降，酥裂破坏。在高温下强度降低的原因是骨料与水泥石的温度变形不同导致内部结构酥裂破坏。一般石灰石骨料混凝土比花岗石混凝土耐火，水泥用量越小耐火能力越强，高标号水泥比低标号水泥耐火。因此对使用于受热条件下的普通混凝土，在保证设计标号的前提下，应尽量少用水泥，当水泥用量较大时，应改选高标号水泥，以减少水泥用量。在没立方米混凝土中，水泥用量不宜超过350kg。Ø 加气混凝土 采用水泥、矿渣和细砂等原料加水调制成稠浆，并用铝粉产生气泡，使其体积膨胀，凝固后切割成型，再经高压蒸气养护而成。因其密度小具有较好的保温性能，又有一定的抗压强度广为运用。这种混凝土在高温下具有较好的隔热性能，比较耐高温，即使在600700的高温下，其强度一般不会降低，但是当温度超过800时，会发生严重的龟裂强度急剧下降。加气混凝土隔热、耐火性能较好，但经火烧以后，一般都不能再继续使用。Ø 钢筋混凝土 钢筋和混凝土结合。混凝土具有较好的抗压性能，而抗拉性能比较差（仅为抗压强度的1/10）。因此其在在混凝土中放置钢筋的主要作用是加强构件受拉区域的强度。钢筋混凝土比较耐火，混凝土此时作为保护层，受热时不致很快达到钢筋的危险温度，钢筋的升温速率与骨料的传热性能有关，在受热温度低于400时，两者能共同受力，温度再高，变形加大，由于高温时混凝土和钢筋之间的膨胀性能不同，而使两者之间的粘着力下降而平破坏，相互脱离，使受力条件受到影响。为使钢筋混凝土在受热条件下，混凝土与钢筋之间的粘着力不致受到较大的影响，其受拉钢筋宜采用螺纹钢筋，如必须采用光圆钢筋时，其工作温度一般不宜超过100。Ø 预应力钢筋混凝土 在外部载荷加载到混凝土结构之前，预先用某种方法在混凝土中（主要是受拉区域）施加一定的应力，产生一定的预应力抵消外载荷引起的拉应力的一部分或者全部，此即预应力混凝土，如果预应力是由钢筋产生的，则称为预应力钢筋混凝土。预应力钢筋混凝土中的钢筋温度加热到200时，其预加应力会减少4550%，加热到300时，其预加应力全部丧失。由于预应力钢筋混凝土受热时主要是主钢筋伸长，会出现一次突然的较大变形，因此预应力钢筋混凝土地耐火性能不如普通钢筋混凝土。（4）塑料 建筑塑料主要成分是天然或人造树脂，一些添加剂、增塑剂、润滑剂、颜料等有机高分子材料。由于不同原料制成的塑料，其燃烧性能不同，一般可以分为燃烧、难燃和不燃三类。塑料燃烧时可以分为如下几种情况：强烈燃烧，如赛璐珞等在燃烧时发出耀眼的火焰；缓慢燃烧，如聚甲醛等在燃烧时有绮丽的兰色火焰，伴有微弱的刺激性溴味；有熔融滴落现象，如尼龙树脂等燃烧时上端呈黄色火焰，有强烈的刺激性溴味，而且有熔融滴落；聚酯等在燃烧时呈蓝黄色火焰，而且有爆炸碎片。难燃塑料在火焰作用下，可以缓慢燃烧，但火焰移走后，燃烧也立即停止，如聚氯乙烯，尼龙66等。不燃塑料在火焰作用下不燃烧，不缓燃，不碳化。但有些塑料可以慢慢变形，如氟化树脂等，有些塑料不变形如尿素树脂等。塑料燃烧的特点有：烟多而且有毒，烟雾中充满了大量的热分解产物，最多的物质是二氧化碳和一氧化碳，此外根据不同的燃烧物质，还有少量的其它气体，如氯化氢、氨等。这些产物有强烈的刺激性，腐蚀性和毒性，对人体、设备和建筑物都是有害的。烟雾不仅影响人员的安全疏散，对灭火也有很大的影响；在密闭条件下，燃烧产物可能发生爆燃，热分解的气体和燃烧产物中有一部分是可燃气体，当这些气体与空气混合达到爆炸浓度时，遇到火源就会爆燃，这种情况在密闭条件下较多；燃烧速度有快有慢，如赛璐珞在空气充足的情况下比较纸张燃烧快火焰强度也较高；多数塑料燃烧时，发热量也较大，一般是普通木材的12倍，使火场温度高，热辐射强烈，容易使火势蔓延；有些塑料在燃烧过程中有熔融滴落现象，熔融的塑料温度很高，容易伤人，而且也容易促使火焰蔓延。3、建筑物构件的耐火极限（1）耐火极限建筑构件的耐火极限是指按照规定的火灾温升曲线，对建筑构件进行耐火试验，从受到火的作用开始到失去支持能力，发生穿透裂缝或背火面温度升高到220时为止的这一段对火的抵抗时间，一般用小时计。建筑构件耐火极限可以按以下三个条件之一进行确定：构件失去支持能力、稳定性而引起构件毁坏，或者产生的不可逆饶度太大，这种构件已失去使用价值；火烧时构件发生穿透性裂缝，使构件背火面易燃物着火（主要是薄壁构件容易产生这种情况）；背火面表面温度达到220，可以使易燃的棉花、纸张等物起火，一般是指薄壁构件。针对每一个具体的构件，应根据不同情况进行具体分析，有所侧重，有所取舍，如梁和柱就不存在背火温面温度的问题。 上述三个条件只要达到任何一个条件就认为建筑构件达到了耐火极限，达到耐火极限又取决于火灾温升曲线这个基本条件。建筑物发生火灾后，其温度总是随火灾延续的时间长短而变化。根据无数次火灾中温度的发展变化规律，调查分析火灾现场情况和分